(57)【要約】【課題】本発明は、梁部の両面に同一質量の質量部を設けることにより、梁部長手方向に加速度が加わった場合の誤差をなくし、検出精度向上を目的とする。【解決手段】本発明による加速度センサは、可動電極(8)の質量体(3A)として、梁部(2)の両面に同一質量の第１、第２質量部(3a、3)を設け、梁部(2)の長手方向に加速度が印加された場合でも重心のずれがなく、出力誤差をなくす構成である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１固定電極(5a)を有する第１ガラス(1)と第２固定電極(5)を有する第２ガラス(6)との間に、シリコン板を加工して形成された質量可動体からなる可動電極(8)を配設し、前記可動電極(8)の質量体(3A)の変位を静電容量の変化として前記第１、第２固定電極(5a、5)により検出するようにした加速度センサにおいて、
前記質量体(3A)は、梁部(2)の両面に設けられた同一質量の第１質量部(3a)及び第２質量部(3)からなることを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】
前記第１質量部(3a)及び梁部(2)は、ＳＯＩウェハ(4)よりなり、前記第２質量部(3)は、前記ＳＯＩウェハ(4)に接合されたシリコンウェハ(20)で形成されていることを特徴とする請求項１記載の加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度センサに関し、特に、梁部の両面に同一質量の一対の質量部を設けて質量体を形成することにより、重心を梁部長手方向の中心線上とし、非検出軸への加速度印加による検出軸の出力の誤差（オフセット）を極少とするための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用いられていたこの種の加速度センサとしては、例えば、文献１に開示されているように、マイクロマンニング処理によって形成した構成を挙げることができるが、この加速度センサの質量体をなす質量部は、図５及び図６で示される構成が採用されていた。
【０００３】
図５において符号１で示されるものは、第１ガラスであり、この第１ガラス１には、梁部２と質量部３を有しエッチング処理されたＳＯＩウェハ４が設けられ、このＳＯＩウェハ４上には固定電極５を有する第２ガラス６が設けられている。尚、前記質量部３はＳＯＩウェハ４の支持層４ａで形成されている。
【０００４】
前記質量部３には、ＳＯＩウェハ４に形成され、エッチング処理されて残った埋込み酸化膜７の一部分からなる可動電極８が設けられて固定電極５と対向し、前記ＳＯＩウェハ４の活性層９の一部分がエッチング処理後に残されて前記梁部２として形成されている。
尚、前記質量部３は一方の梁部２のみで支持されていることにより片持ち構造で構成され、前記質量部３と梁部２とによって質量可動体１０を構成している。
【０００５】
また、図６で示される構成は、梁部２を一対用いた両持ち構造を示しており、図５と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
従って、前述の図５、図６の構成の場合、図示の検出軸Ａに対する加速度に対して質量部３の変化を固定電極５と可動電極８との間に存在する静電容量の変化を検出して加速度の大きさを検出している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１５６５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の加速度センサは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、梁部に対して片面のみに質量部が形成されているのであるため、例えば、図７及び図８で示されるように、梁部の長手方向に沿って加速度が入力した場合、質量可動体の重心が梁部長手方向の延長線上からずれているために、質量可動体は斜めに傾いてしまい、この動作が検出軸方向の変位となる。
結果的には、検出軸方向の出力誤差となって現れることになり、片持ち構造及び両持ち構造において同様に影響する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による加速度センサは、第１固定電極を有する第１ガラスと第２固定電極を有する第２ガラスとの間に、シリコン板を加工して形成された質量可動体からなる可動電極を配設し、前記可動電極の質量体の変位を静電容量の変化として前記第１、第２固定電極により検出するようにした加速度センサにおいて、前記質量体は、梁部の両面に設けられた同一質量の第１質量部及び第２質量部からなる構成であり、また、前記第１質量部及び梁部は、ＳＯＩウェハよりなり、前記第２質量部は、前記ＳＯＩウェハに接合されたシリコンウェハで形成されている構成である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による加速度センサは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、可動電極である質量可動体の梁部の両面に同一質量の質量部を左右対称な状態で設けているため、その重心が梁部長手方向の中心線上にあるため、質量のアンバランスがなく、非検出軸への加速度入力による検出軸の出力の誤差（オフセット）が極少となり、高精度の加速度信号を得ることができる。
また、質量のバランスが左右均等であるため、可動電極が変位した場合、変位の増分は変位の減少分に等しいが故に、お互いの固定電極の信号出力の差分を検出することにより感度を向上させることもできる。
また、前述の製造方法は、半導体製造のバッチ製造方式を採用することができるため、一度に大量の加速度センサを製造することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、梁部の両面に同一質量の一対の質量部を設けていることにより、梁部の長手方向に加速度が加わった場合でも、検出軸方向の加速度の検出に影響が出ないようにした加速度センサを得ることを目的とする。
【実施例】
【００１１】
以下、図面と共に、本発明による加速度センサの好適な実施の形態について説明する。尚、従来例と同一部分には同一符号を用いて説明する。
図１において、符号１で示されるものは第１ガラスであり、この第１ガラス１には、梁部２と質量体３Ａを有する可動電極としての質量可動体８が片持式に設けられている。
【００１２】
前記質量体３Ａは全く同一質量である第１質量部３ａと第２質量部３とが同一位置となるように設けられている。
前記第１ガラス１には第１固定電極５ａが設けられ、第２ガラス６には第２固定電極５が設けられている。
【００１３】
前記梁部２と第１質量部３ａは、前述の周知の活性層９と埋込み酸化膜７と支持層４ａとからなるＳＯＩウェハ４をエッチング処理して得られ、第２質量部３はＳＯＩウェハ４に単体のシリコンウェハ２０を取付けてエッチング処理した構造で構成されている。
【００１４】
前記可動電極としての質量可動体８は、前述のように、ＳＯＩウェハ４に単体のシリコンウェハ２０を設けた構成であり、以下に、その製造方法について図４と共に述べる。
図３は図１の質量可動体８を分かりやすくするために示した斜視図であり、質量可動体８を保持するための梁体３０も一体として示している。
【００１５】
図４において、使用するＳＯＩウェハ４は、活性層９の厚さが数マイクロメートルから数十マイクロメートル、支持層４ａの厚さは数百マイクロメートルの寸法のものを使用する。
まず、ＳＯＩウェハ４の活性層９側のシリコン酸化膜４０に、梁部２と第１質量部３ａの輪郭の形状のパターンを施し、続いて、シリコン酸化膜４０をマスクとして活性層９のエッチングをウエット又はドライ法によって行う。
【００１６】
次に、単体のシリコンウェハ２０をＳＯＩウェハ４に貼り合わせて接合する。この接合は直接接合と云う周知の方法を用い、この場合の単体のシリコンウェハ２０はＳＯＩウェハ４の支持層４ａと同一厚さを有している。
【００１７】
次に、接合されたウェハ体５０の両面の酸化膜４０、５０ａに質量体３Ａの形状のパターンを施し、各酸化膜４０、５０ａをマスクにして、ＳＯＩウェハ４の支持層４ａ及び接合された単体のシリコンウェハ２０を質量体３Ａの形状にウエット又はドライ方法でエッチングする。
【００１８】
最後に、工程（Ｆ）と（Ｇ）で示されるように、ウェハ体５０の両面と内層部分に露出している酸化膜をエッチング処理することにより、図３で示される枠体３０を有する質量可動体８を得ることができ、第１、第２質量部３ａ、３は同一質量でかつ梁部２に対して左右対称となり、図２に示されるように、梁部２の長手方向に加速度が加わった場合でも、重心が梁部長手方向の中心線上となり、質量のバランスが保持される。尚、前述の形態では、片持式について述べているが、両持ち式でも同じ作用効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は、加速度センサに限らず、ジャイロにも適用可である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による加速度センサを示す断面図である。
【図２】図１の加速度センサの梁部の長手方向に沿って加速度が印加された状態を示す説明図である。
【図３】図１の要部を示す拡大斜視図である。
【図４】図３の構成を製造する工程を示す工程図である。
【図５】従来の加速度センサの片持ち構造を示す断面図である。
【図６】従来の加速度センサの両持ち構造を示す断面図である。
【図７】図５のセンサの梁部に沿う加速度印加状態を示す説明図である。
【図８】図６のセンサの梁部に沿う加速度印加状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    第１ガラス
２    梁部
３ａ、３    第１、第２質量部
４    ＳＯＩウェハ
５ａ、５    第１、第２固定電極
８    質量可動体（可動電極）
２０    シリコンウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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